ES2326408T3 - Barnizado laminado. - Google Patents

Abstract

Cristal laminado, en particular cristal calefactor o cristal de antena, con hilos eléctricamente conductores embebidos en una capa adhesiva termoplástica, que son puestos en contacto eléctrico en particular con al menos un elemento de conexión, caracterizado porque los hilos (2, 200) se componen de al menos dos capas de materias conductoras (21, 22, 201, 202), una de las cuales se compone de un metal de alta resistencia mecánica (21, 201) compuesto por un acero o por un acero aleado, y el otro se compone de un metal soldable (22, 202), de cobre, plata, o, aluminio o una aleación de estos metales, que presenta una conductividad eléctrica más elevada que la del metal de alta resistencia mecánica.

Description

Barnizado laminado.

La invención se refiere a un cristal laminado, en particular a un cristal calefactor o a un cristal de antena, que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1. Se designa aquí por cristales laminados a cristales transparentes de varias capas compuestos por al menos una lámina fija de vidrio o de materia sintética y por una capa adhesiva termoplástica que se adhiere a ésta.

Estas características son por ejemplo conocidas por los documentos EP 0 490 723 A1 y DE 195 41 009 A1.

Se conoce igualmente por el documento DE-U1-88 00 823 un cristal laminado de este tipo con una bobina de gran extensión de hilos de plata o de cobre. Los hilos de cobre deben según necesidades ser estañados o plateados. El estañado final de hilos desnudos es una operación preparatoria corriente, cuando los extremos de los hilos deben ser unidos eléctrica y mecánicamente a otras piezas mediante soldadura blanda.

En los cristales laminados que constituyen cristales calefactores, se utilizan por regla general como hilos de calentamiento finos hilos de tungsteno, que son depositados en forma recta u ondulada sobre la capa adhesiva termoplástica. Para garantizar un buen contacto entre los elementos de conexión, respectivamente las barritas colectoras de corriente, y los hilos de calentamiento, se utilizan como barritas colectoras de corriente cada vez dos bandas de lámina de cobre, que están estañadas al menos en una cara. Las dos bandas de lámina metálica que encierran entre sí los extremos de los hilos de calentamiento y están estañadas en esta cara son calentadas de manera adecuada, por ejemplo con la ayuda de un soldador, de tal manera que las dos capas de estaño se fundan una contra otra y que los hilos de tungsteno estén embebidos entre las dos bandas de lámina de cobre. La aportación de calor debería ser lo más baja posible en este lugar, con el fin de que la lámina termoplástica no resulte dañada involuntariamente.

Se conoce sin embargo que hilos de tungsteno no formen un ensamblaje soldado, o no formen más que un ensamblaje soldado imperfecto, con aleaciones de soldadura con estaño. Puede por ello ocurrir, en los cristales laminados conocidos, que tras la soldadura de las dos bandas de lámina metálica, los hilos de calentamiento no estén en contacto eléctrico perfecto con las láminas de banda metálica.

Mediante el documento DE-GM 94 11 516, se conoce un cristal laminado calefactor de vidrio, en el cual modificaciones en los hilos de calentamiento inducidas por una humedad difusora están excluidas o al menos considerablemente reducidas, por el hecho de que una capa de un adhesivo eléctricamente conductor se dispone entre las dos bandas de lámina metálica. En lugar de la capa de estaño de soldadura, se encuentra por consiguiente en este cristal laminado una capa de adhesivo eléctricamente conductor, que al mismo tiempo adhiere los hilos en toda la superficie cilíndrica de los hilos en la región situada entre las dos bandas de lámina metálica y establece la unión eléctricamente conductora entre las bandas de lámina metálica y los hilos.

El documento DE-GM 298 03 544 divulga un cristal laminado de vidrio de calentamiento eléctrico, en el cual cada uno de los hilos de calentamiento montados en paralelo forma un bucle sinuoso con un número impar de porciones de bucle que se extienden sobre la anchura del vidrio. Por el hecho de la disposición sinuosa de los hilos de calentamiento y de su gran longitud efectiva, se pueden utilizar hilos de materiales que presentan una resistencia específica inferior a la del tungsteno, por ejemplo el cobre o una aleación de cobre. En lugar de una barrita colectora de la corriente, los extremos homopolares de los hilos de calentamiento están cada vez unidos en un lugar y están conectados a un elemento de conexión eléctrica. La materia de los hilos de calentamiento garantiza un buen ensamblaje soldado con los elementos de conexión eléctrica. El inconveniente de tal cristal laminado provisto de hilos eléctricamente conductores es la necesidad de utilizar un dispositivo análogo a un trazador para la colocación de los hilos, el cual trabaja con relativa lentitud. El dispositivo de colocación de hilos conocido por el documento DE 195 41 427 A1, con el cual varias láminas intercalares termoplásticas dispuestas sobre un tambor son simultáneamente y a gran velocidad provistas de los hilos, no puede ser utilizado a causa de la colocación de los hilos en bucles sinuosos y debido a la insuficiente resistencia mecánica del hilo de cobre.

Por los documentos DE 42 35 063 A1 y DE 43 32 320 Cl, se conocen cristales laminados de vidrio en los cuales hilos metálicos embebidos en la capa adhesiva termoplástica son utilizados como antena para la recepción de radio. A guisa de elementos de conexión para los hilos de antena, que pueden también estar constituidos por tungsteno, se utilizan en caso de preferencia cables planos de cobre. Durante la puesta en contacto de los hilos de antena con los elementos de conexión, aparecen dificultades análogas a las de los cristales calefactores.

El documento DE 44 16 165 A1 divulga un dispositivo que absorbe las ondas de radar para los cristales de ventanas o revestimientos de fachadas de doble capa con una capa que refleja parcialmente la radiación electromagnética dispuesta en la región de la capa exterior y otra capa reflectante dispuesta en la región de la capa interior a una distancia de aproximadamente un cuarto de la longitud de la onda de servicio. Ésta se compone de porciones de conductores eléctricos filiformes, dispuestos paralelamente unos a otros, que están dispuestos en un motivo geométrico ordenado. Los hilos de tungsteno resultan ser una materia particularmente apropiada para las porciones de conductores, porque apenas son perceptibles visualmente en un cristal de ventana debido a su pequeño espesor. Para cristales de ventanas, se considera particularmente ventajoso disponer las porciones de conductores sobre una lámina de materia sintética, por ejemplo de butiral de polivinilo. Dado que las porciones de conductores no están conectadas a elementos de conexión, el problema de la puesta en contacto eléctrico no se presenta en este caso.

Por el documento DE-A1-197 03 390, se conoce proporcionar a los hilos de hierro o de acero al carbono, que están previstos para ser transformados en bandas de cierre para alimentos, un revestimiento conductor y resistente a la corrosión con un metal conductor como el cobre, el níquel, el cinc, el cromo, el estaño o el estaño/plomo. Ciertamente, estos hilos deben sin ninguna duda presentar una alta resistencia a la tracción, sin embargo el problema de una puesta en contacto mediante soldadura así como la incorporación (visualmente discreta) en un cristal laminado, no se presenta.

La invención tiene por objeto evitar los inconvenientes citados anteriormente y proponer cristales laminados del tipo mencionado en la introducción con un material de hilo mejorado en lo que concierne a la conductividad superficial y eventualmente a la aptitud para la soldadura.

De acuerdo con la invención, este objetivo es alcanzado por las características de la reivindicación 1. Las características de las reivindicaciones secundarias indican variantes ventajosas de este objeto.

En el marco de la invención, la noción de barrita colectora de corriente no se dirige solamente a un conductor eléctrico en forma de banda conectada a varios hilos, sino también a cada elemento de conexión eléctricamente conductor, de cualquier forma geométrica que sea, conectado al menos a un hilo dispuesto sobre la capa adhesiva termoplástica.

Para el cristal laminado de acuerdo con la invención, se utilizan por consiguiente hilos que no están compuestos por una materia homogénea, pero que están construidos en varias capas. De esta forma, las diferentes propiedades de las materias individuales pueden ser aprovechadas de manera adecuada. Una exigencia impuesta a tal hilo es entre otras una resistencia mecánica suficiente, en particular una resistencia a la tracción, con el fin de que los hilos, que no tienen por regla general más que un espesor comprendido entre 10 \mum y 70 \mum, puedan ser manipulados automáticamente sin dificultades y puedan ser dispuestos en forma recta u ondulada, sin formación de bucles, sobre la capa adhesiva termoplástica. Un diámetro mayor no se considera para la aplicación tratada aquí, si no ya no se garantizaría una visión impecable a través del cristal.

Una segunda exigencia consiste en ajustar la resistencia eléctrica necesaria para la aplicación considerada, para un diámetro predeterminado. Durante la fabricación de un cristal laminado calefactor, es preciso por ejemplo adaptar a la potencia de calentamiento requerida, la resistencia de los hilos, que se extienden entre dos barritas colectoras de corriente situadas una en frente de otra a una distancia de aproximadamente 0,5 m a 2 m. y finalmente, es preciso asegurar una buena conexión eléctrica y mecánica de los hilos, en particular mediante soldadura blanda, con las barritas colectoras de corriente.

El hilo de varias capas, embebido en la capa adhesiva sobre una superficie de un cristal fijo, se compone de un metal de alta resistencia mecánica, preferentemente un acero aleado, que es ensamblado a un metal mejor conductor y fácilmente soldable, preferentemente cobre.

La sección transversal de tal hilo comprende por consiguiente al menos dos zonas con materias que tienen propiedades diferentes. Tal combinación de metales eléctricamente conductores representa un montaje paralelo de resistencias eléctricas. Las resistencias individuales dependen de las dimensiones geométricas y de las resistencias específicas. Modificando la relación entre las áreas de las secciones transversales del metal mecánicamente resistente y del metal mejor conductor, la resistencia eléctrica del hilo por unidad de longitud puede ser adaptada a cada caso de aplicación. Como materiales para la parte mecánicamente resistente del hilo, se pueden considerar también, además del acero al cromo-níquel ya citado, por ejemplo otras aleaciones de acero y de aceros aleados. Además del cobre, se pueden utilizar también otros metales soldables y buenos conductores, como por ejemplo plata, oro, aluminio o aleaciones de estos metales, sólo con tal de que se esté seguro de poder realizar un ensamblaje duradero y de buena calidad entre las dos materias del hilo.

El hilo puede por ejemplo ser una banda estratificada compuesta por dos o más de dos capas de materias eléctricamente conductoras ensambladas una a la otra. Resulta sin embargo particularmente ventajoso construir el hilo a partir de un alma de la materia de alta resistencia mecánica y de una funda que rodea a ésta, constituida por el metal mejor conductor. Esta forma de hilo puede tener una sección transversal redonda, elíptica o poligonal.

El cobreado se hace con un diámetro de hilo de 0,2 a 0,4 mm. Estos hilos son a continuación estañados finamente hasta sus dimensiones definitivas. Se busca obtener un valor de resistencia de 150 \Omega/m como máximo para un diámetro lo más pequeño posible del hilo revestido.

Un hilo de acero aleado puede en principio estar particularmente bien fabricado mediante estiramiento fino, porque la materia posee un buen comportamiento de ductilidad. En el curso de los ensayos, un acero inoxidable austenítico, que lleva el número de material 1.4306 (designación normalizada internacional AISI 304 L) resulta estar bien adaptado. Los finos diámetros obtenidos con éste no podían ser fabricados con materiales de NiCr.

Además, el cobre se adhiere particularmente bien tras un depósito galvánico sobre un material de base de acero aleado. Para combinaciones de materiales determinadas, pueden producirse, durante el estirado fino de hilos (es decir durante la reducción del diámetro del hilo a la dimensión extremadamente pequeña deseada aquí), efectos de tubo, mediante los cuales la capa de materia externa de la materia altamente conductora se separa y rodea al alma metálica del hilo por tramos a la manera de un tubo flexible, sin adherirse a ella. Con una buena adherencia entre el acero aleado y el revestimiento de cobre, estos problemas no aparecen por el contrario, incluso durante el estirado fino.

El cristal laminado de acuerdo con la invención, con hilos de varias capas eléctricamente conductoras, puede ser realizado no solamente como cristal de calentamiento eléctrico, sino también por ejemplo como cristal de antena. En este caso, es particularmente ventajoso que la conductividad superficial de un hilo, que se compone de un alma metálica y de una funda de un metal mejor conductor, sea superior a la de un hilo homogéneo. Se contrarresta así el efecto de lámina, mediante el cual corrientes a alta frecuencia circulan principalmente en la superficie de conductores, de tal manera que se puedan fabricar antenas de cristales de una calidad particularmente elevada. Mediante una configuración correspondiente, el cristal laminado de acuerdo con la invención puede igualmente ser utilizado para otras aplicaciones, por ejemplo como ventana de protección contra una radiación electromagnética.

El empleo de un buen metal de soldadura abre la posibilidad de realizar una soldadura blanda de los hilos con las barritas colectoras de corriente. Contrariamente en el estado de la técnica, según el cual hilos de tungsteno son por regla general simplemente embebidos entre dos láminas de cobre estañado, se puede realizar con el cristal laminado de acuerdo con la invención una verdadera soldadura, cuando se eligen barritas colectoras de corriente apropiadas. Ya no es necesario que las barritas colectoras de corriente estén compuestas por dos láminas de metal, entre las cuales las porciones de extremo de los hilos están embebidas, la barrita colectora de corriente puede por el contrario componerse de una banda, respectivamente de una lámina, de una sola capa. En otra variante ventajosa del cristal laminado, los hilos están provistos de una laca mate. Se pueden así reducir eficazmente, o suprimir completamente, reflejos molestos que parten de una superficie metálica eventualmente brillante del hilo. La capa de laca es atravesada sin precauciones particulares durante la operación de soldadura y no impide la soldadura regular de los hilos y de las barritas colectoras.

Con respecto a esto, el cobre presenta una nueva ventaja, con relación a otras materias de revestimiento altamente conductoras (como por ejemplo la plata), que es a su vez relativamente oscura y discreta. Sobre el cobre, no es preciso aplicar más que una capa de laca muy delgada para poder incorporar el hilo de manera visualmente discreta en el cristal laminado. Cuanto más delgada puede ser la capa de laca, más delgado es globalmente igualmente el hilo lacado terminado, porque la capa de laca aumenta naturalmente muy poco el diámetro total de éste.

Otros detalles y ventajas del objeto de la invención resultarán evidentes, sin ninguna intención de limitación, por los dibujos de un ejemplo de realización que se basan en un cristal laminado de calentamiento eléctrico y por su descripción detallada que sigue.

En una representación simplificada,

la Fig. 1 muestra un cristal laminado de acuerdo con la invención representada en perspectiva;

la Fig. 2 es la representación aumentada de un detalle en corte según la línea II-II;

la Fig. 3 ilustra una forma de realización de un hilo de calentamiento, representada en corte aumentado; y

la Fig. 4 ilustra otra forma de realización de un hilo de calentamiento, representada en corte aumentado;

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De acuerdo con la Figura 1, el cristal laminado 1, que en el caso representado es un parabrisas para vehículos automóviles, presenta hilos de calentamiento 2 dispuestos paralelamente unos a otros, que se extienden entre la arista superior y la arista inferior del cristal. De acuerdo con un método conocido, los hilos de calentamiento 2 han sido dispuestos antes de la fabricación del cristal compuesto sobre la capa adhesiva termoplástica 3 de butiral de polivinilo (PVB), que está dispuesta entre los dos cristales individuales 11 y 12 de vidrio de sílice. Los hilos de calentamiento individuales 2 presentan una separación entre sí de 2 mm a 15 mm por ejemplo.

Los hilos de calentamiento 2 están conectados en paralelo a dos barritas colectoras de corriente 4 y 5, que están dispuestas a una pequeña distancia del borde inferior, respectivamente superior, del cristal laminado 1. Para la conexión de las barritas colectoras de corriente 4 y 5 a la red eléctrica de borde, se sirve de sus porciones de extremo 6 y 7 dispuestas lateralmente fuera del cristal laminado 1.

La estructura de las barritas colectoras de corriente 4 y 5 comprendida su conexión a los hilos de calentamiento 2 se desprende de la Figura 2. La barrita colectora de corriente 4 comprende una banda de lámina de cobre 41 situada por encima de los hilos de calentamiento 2 y una banda de lámina de cobre 42 situada por debajo de los hilos de calentamiento 2, entre las cuales está dispuesta una capa de soldadura blanda 43 (soldadura mediante estaño). La soldadura blanda 43 ya está presente, antes de la operación de soldadura, sobre una o sobre las dos bandas de lámina de cobre a título de pre-estañado. Se suprime así el aporte de soldadura durante la soldadura blanda. El espesor de la capa de soldadura blanda 43 corresponde aproximadamente al diámetro de los hilos de calentamiento 2, pero puede también ser menor. En este caso, los hilos de calentamiento deforman las bandas de lámina de cobre durante la operación de soldadura, de manera que éstas no forman abultamientos en los emplazamientos de los hilos. Éstos son compensados durante el ensamblaje por la materia fundida de la capa adhesiva.

Por regla general, las barritas colectoras de corriente son ocultadas, en uno o en los dos sentidos de visión, por un marco decorativo de color, cerámico, para cocer. Este marco decorativo puede ser aplicado sobre uno o sobre los dos cristales y ser dispuesto también ya sea en el interior del compuesto o sobre una cara principal exterior de los cristales. Por simplicidad, estos marcos decorativos no son representados aquí.

La Figura 3 muestra un corte transversal aumentado a través de un hilo de calentamiento 2 que tiene un diámetro global de 30 \mum. El hilo de calentamiento 2 se compone de un alma 21 de un diámetro de 20 \mum de acero al cromo-níquel, que está rodeada por una funda de cobre 22 que tiene un espesor radial de 5 \mum. La superficie lateral del hilo de calentamiento 2 está provista de una capa de laca negra mate 23, para impedir los reflejos metálicos en el cristal laminado. Ésta no compromete la soldadura de los hilos de calentamiento.

En la Figura 4 se representa otra forma de realización, en forma de banda, de un hilo de calentamiento 200, en el cual una banda 201 grande de 30 \mum y gruesa de 10 \mum de acero al cromo-níquel forma una zona de alta resistencia mecánica, que está cubierta por y ensamblada a una banda rectangular mejor conductora de cobre 202 de iguales dimensiones. En esta forma de realización igualmente, una capa de laca anti-reflectante 203 recubre toda la superficie del hilo de calentamiento 200. Cuando se utiliza tal hilo de calentamiento estratificado en forma de banda en unión con una sola banda de lámina de cobre estañado, se ha de entender que conviene vigilar, durante la soldadura, que la banda de cobre fácilmente soldable 202 sea puesta en contacto con la soldadura con estaño de la banda de lámina de cobre.

La fabricación del cristal laminado representada en los dibujos se realiza de la manera siguiente: los dos cristales individuales 11 y 12 son cortados de la manera habitual y curvados a la forma deseada. Independientemente de éstos, se prepara la capa adhesiva termoplástica 3 con las barritas colectoras 4 y 5 y los hilos de calentamiento 2. A este efecto, se depositan en primer lugar las bandas de lámina de cobre inferiores 42 sobre una lámina de butiral de polivinilo de 0,76 mm de espesor en los lugares previstos para la disposición de las barritas colectoras de corriente. A este fin, se utilizan bandas de lámina de cobre, que están pre-estañadas sobre su cara libremente accesible. Si es necesario, las bandas de lámina de cobre depositadas pueden ser presionadas con un útil apropiado o ser fijadas de otra manera, por ejemplo con un adhesivo.

A continuación, los hilos de calentamiento 2 son depositados sobre la lámina de butiral de polivinilo y fijados a la superficie de la lámina utilizando calor y presión. La colocación de los hilos de calentamiento 2 puede hacerse por ejemplo con un dispositivo, que está descrito en el documento DE 195 41 427 A1. Los hilos de calentamiento 2 son llevados hasta por encima de las bandas de lámina de cobre pre-estañadas 42. Cuando todos los hilos de calentamiento están depositados sobre la lámina de PVB, se depositan las bandas de lámina de cobre superiores 43 sobre las bandas de lámina de cobre 42 que se adhieren a la lámina de PVB. Así, los hilos de calentamiento 2 son encerrados entre las dos bandas de lámina de cobre 42 y 43. La soldadura puede ahora ser efectuada mediante un simple calentamiento de la banda de lámina de cobre 43 que se encuentra por encima, por ejemplo con un soldador. Después del corte de las porciones de extremo de los hilos de calentamiento que sobresalen eventualmente fuera del campo de calentamiento enclavado entre las barritas colectoras de corriente, la capa adhesiva termoplástica está preparada para el tratamiento ulterior.

La capa adhesiva así preparada es unida a los dos cristales individuales 11 y 12 y el aire es eliminado del conjunto estratificado de manera conocida mediante un tratamiento bajo depresión. El conjunto estratificado es entonces definitivamente ensamblado en un autoclave a una temperatura de aproximadamente 140ºC y bajo una presión de aproximadamente 12 bar.

En variante con relación al ejemplo de realización, la barrita colectora de corriente puede también no componerse más que de una sola capa de lámina o de un solo cordón de hilo debido a la buena aptitud para la soldadura de los hilos de varias capas utilizados. En el ejemplo de realización, la banda de lámina de cobre superior podría entonces ser suprimida y sólo la banda de lámina de cobre inferior ya fijada sobre la capa adhesiva podría, tras la colocación de los hilos, ser soldada en los extremos de éstos, en el marco de una fabricación por otra parte idéntica.

El cristal laminado de acuerdo con la invención no está de ninguna manera limitado a un cristal laminado de vidrio del tipo descrito en el ejemplo de realización. Por el contrario, se pueden igualmente imaginar realizaciones con un solo cristal de vidrio y un cristal de materia sintética o con dos cristales de materia sintética.

Claims (10)

1. Cristal laminado, en particular cristal calefactor o cristal de antena, con hilos eléctricamente conductores embebidos en una capa adhesiva termoplástica, que son puestos en contacto eléctrico en particular con al menos un elemento de conexión, caracterizado porque los hilos (2, 200) se componen de al menos dos capas de materias conductoras (21, 22, 201, 202), una de las cuales se compone de un metal de alta resistencia mecánica (21, 201) compuesto por un acero o por un acero aleado, y el otro se compone de un metal soldable (22, 202), de cobre, plata, o, aluminio o una aleación de estos metales, que presenta una conductividad eléctrica más elevada que la del metal de alta resistencia mecánica.

2. Cristal laminado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los hilos son puestos en contacto a lo largo de al menos una arista del cristal con una barrita colectora de corriente orientada transversalmente con respecto a los hilos.

3. Cristal laminado de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los hilos eléctricamente conductores (2) comprenden un alma del metal de alta resistencia mecánica (21), que está rodeado por el metal que presentan una conductividad eléctrica más elevada y soldable (22).

4. Cristal laminado de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque se utiliza como acero o acero aleado, un acero al cromo-níquel.

5. Cristal laminado de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los hilos eléctricamente conductores (2) se componen de un alma (21) con un diámetro comprendido entre 5 \mum y 50 \mum, que está rodeada por una funda (22) de un espesor de 1 \mum a 25 \mum.

6. Cristal laminado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los hilos eléctricamente conductores (2, 200) son revestidos de una capa de laca anti-reflectante (23, 203).

7. Cristal laminado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los hilos eléctricamente conductores (2, 200) son soldados a una barrita colectora de corriente.

8. Cristal laminado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la barrita colectora de corriente (4, 5) se compone de dos bandas de lámina de metal (41, 42), que encierran entre ellas los extremos de los hilos eléctricamente conductores (2, 200).

9. Cristal laminado de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los bandas de lámina de metal (41, 42) son bandas de lámina de cobre estañadas.

10. Cristal laminado de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el alma (21) es de acero aleado austenítico y la funda (22) es de cobre.